关键词： 青少年科技创新大赛   科技竞赛活动   继承   机器人竞赛   创新型人才   教育工作者   奖励活动   创新驱动  

摘要： 青少年科技竞赛活动是全国青少年科技创新大赛、中国青少年机器人竞赛和“明天小小科学家”奖励活动和学科奥赛活动的统称。30余年来，在广大热爱科学的青少年中有着广泛而良好的影响，为培养创新型人才作出了重要贡献。在党中央提出创新驱动发展战略的今天，青少年科技竞赛活动的“坚持与继承”、“创新与发展”问题，是摆在我们所有青少年科技教育工作者面前不可回避的现实问题和责任，需要我们大家共同思考和解决。

关键词： 机器人竞赛   创新   大学生  

摘要： "智能机器人"用于教学高效的培养学生创新能力和综合实践能力,同时作为平台开展机器人竞赛,激发学生科技创新的兴趣和能力,培养团队合作精神。该文小结了国内外比较有影响的机器人竞赛,系统调研四川省内重点高校所开展机器人竞赛,并结合成都理工大学的平台探索开展全校级别的机器人竞赛。

关键词： 并联机构   机器人   多柔性系统   动力学   联合仿真  

摘要： 介绍了采用Adams联合Ansys研究多体并联机器人柔性动力学问题的详细方法。利用Pro/E的实体建模和Ansys的柔性化处理,建立了6_PUS并联支撑机器人的多柔体系统模型,并借助于Adams动力学仿真得到了6_PUS并联支撑机器人的速度、加速度和力曲线。研究发现6_PUS并联支撑机器人的速度和加速度具有一定的对称性,而力具有明显的峰值大、平均力小,以及效率低的特征。研究结果不但验证了柔性杆的设计能够满足机器人的要求,同时也为这类并联机构的设计和直线电动机的选择提供了参考。

摘要： The article evaluates the Integrated Vision smart camera system from ABB Robotics, a supplier of industrial robots.

关键词： ROBOTS   ROBOTICS   AUTOMATION   MAINTENANCE   INDUSTRIAL technicians  

摘要： The article offers information on the role of robots and robotics technician that install, service, maintain, troubleshoot, and repair robots and automated production systems. It discusses skills and characteristics of robotics various facts which includes good mechanical and electrical aptitude, good eyesight and color vision techs must inspect and work on small, delicate parts and ability to work without close supervision.

关键词： 轮椅机器人   楼梯攀爬   完整系统   动力学   约束系统   路径规划   控制律  

摘要： 本文的研究内容主要围绕国家自然科学基金项目“越障轮椅机器人的机构、动力学及稳定性研究”展开。该项目提出一种可变形的轮、履复合式移动机构，并研究出一款可上下楼梯的轮椅机器人—WT轮椅机器人，该机器人可通过前、后摆臂的摆动来调整攀爬楼梯过程中轮椅座椅的位姿，同时控制履带以保持一定的张紧力。\n 本论文的核心研究内容是轮椅机器人的控制问题，实现轮椅机器人在攀爬楼梯的过程中座椅保持水平，并且履带的张紧力能够保持恒定或某种恰当的变化，可以归结成完整系统的控制问题。由WT轮椅机器人的控制问题又引出两个问题，控制轮椅保持水平需要对轮椅机器人进行路径规划，对轮椅机器人同时进行路径控制和力控制需要建立WT轮椅机器人的动力学模型。而对轮椅机器人路径规划和动力学建模的前提是得对轮椅机器人与楼梯相互作用的机理进行分析，轮椅与楼梯环境不同的作用形式必然会造成轮椅机器人的路径和动力学不同。针对这四方面问题本论文的具体内容安排如下:\n (1)“系统与环境作用”方面，没有统一的方法解决这一问题，已有文献对越障机构与楼梯的相互作用关注很少。本文中提出一种界定轮椅机器人与楼梯作用性质的概念，模式。其特点是轮椅机器人与楼梯处于不同模式下会有不同的相互作用，会对轮椅机器人的动能及势能造成不同影响，从而使系统的Lagrange函数对广义坐标有不同的表达式，模式的判别在于归纳出轮椅机器人与楼梯相互作用的整个过程所有模式，可以为在不同的模式下的路径规划和动力学建模做准备。\n (2)“系统动力学建模”方面，WT轮椅机器人是具有完整约束的移动机器人，而且参照攀爬楼梯定义下的假设，若轮椅机器人在铅直平面内运动的话，则蕴含着左右两个驱动轮的广义坐标恒等的条件，若假设轮椅机器人左右两侧履带周长相同，则又蕴含着机器人系统中含有两个相同的完整约束的条件。本文中提出了两个定理来化简这两种对称结构，并获得机器人的最简动力学模型。\n (3)“系统路径规划”方面，比较经典的路径规划是针对底座固定，串联机构形式的机器人，应用“运动学反解”的思路，在机器人的关节空间中规划出路径。而WT轮椅机器人是复杂的混联机构移动机器人，而且带有完整约束，传统路径规划方法有所局限。本文中提出了“任务规划法”，联立“目标方程”和约束方程得方程组，并将方程组的解作为规划出的路径。\n (4)“控制律设计”方面，应用复杂的数学或力学工具比如微分几何对应的几何力学来解决完整或非完整力学问题已经有很长历史了，几何力学对完整或非完整系统的物理含义已经有了很清晰和简洁的描述，对完整或非完整系统的可控性和稳定性等也有过很好的论述。但是在完整或非完整系统的控制论上还是很有局限的。传统的设计非完整系统控制律的方法最后都可以归结于欠驱动控制。即系统的控制器数等于或小于系统的广义坐标数。还有一种力/位混合的思路，这是一种分立设计的思想，其局限就在于位控制器与力控制器不能同时起作用，一种控制器只能作为另一种控制器的辅助，而且这种思路主要针对施力的对象固定的平面等，当然这是一种完整或非完整约束控制问题。只是完整或非完整系统的约束平面不固定，比较复杂。McClamroch和Wang等提出在约束平面上建立切平面和法向坐标系的方法来化简这种问题，但是这种思路把问题的处理引入了一个复杂的方向，而且他们在推导中出现了偏差，使力控制出现了余差。本文中提出一种设计完整或非完整机器人系统控制律的框架，并结合计算力矩法和动态规划法设计出WT轮椅机器人攀爬楼梯过程中的主动张紧力控制律，即在实现对各关节变量参考输入曲线跟踪的同时，实现对完整约束的约束反力参考输入曲线的跟踪。

关键词： 冗余驱动   并联机器人动力学建模驱动力协调分配  

摘要： 冗余驱动可有效降低并联机构的最大瞬时驱动力,提高其承载能力,然而驱动力协调分配不当或冗余驱动力控制误差过大不仅使上述功能无法实现,甚至产生过大内力而对机构造成破坏。为此,以冗余驱动6PUS-UPU并联机器人为例,对驱动分支、约束分支和动平台的速度、加速度进行分析,引入偏速度和偏角速度,使用Kane方法建立系统的动力学方程。提出以最小化最大瞬时驱动力为目标,使用加权最小二乘法对驱动力进行协调分配,通过数值算例获得给定运动轨迹情况下各分支驱动力。采用DSP控制器和运动控制器相结合的方式提高驱动力协调分配的实时性,实现对冗余驱动力的控制。实验结果表明:在冗余驱动力作用下,瞬时最大驱动力明显降低,且驱动力分配更加均衡,证明了所提出的驱动力协调分配方法和冗余驱动力控制策略的有效性。

关键词： 仿人机器人   Featherstone算法   动力学   牛顿—欧拉法  

摘要： 机器人作为新时代机电一体化的产物，已经运用于生产的各个领域中，而且，随着机器人技术的日趋成熟，必将给人类带来更大的变化。动力学是机器人技术中最重要的一门学科，而动力学算法极大程度的影响了机器人响应的快速性和准确性。目前，常用的机器人动力学算法有牛顿—欧拉法、拉格朗日法等。\n 本文介绍的Featherstone法是基于六维空间向量的一种新的动力学算法。六维空间向量是由表达线向量和角向量的两个三维向量结合构成，描述更加方便，简洁。在六维空间里，表示系统运动状况的各个参量也会变的更加简洁。\n 运用Pro/E建立仿人机器人的三维模型，给出了刚体在六维空间向量中的运动方程，并分析了有约束刚体和多刚体的动力学问题。并定义了六维空间向量中的运动子空间和力子空间，而且对不同的约束有不同的运动子空间和力子空间。通过对刚体系统中各个刚体以及关节的编号和定义可以得出系统的几何模型和关节模型。\n 将牛顿—欧拉法进行改进，用六维空间向量来代替其中的三维向量，并联合之前的几何模型和关节模型，得出了Featherstone动力学方法。其中，逆动力学算法其实就是两次递推。一次是向外迭代的求得每个刚体的速度和加速度，一次是向内迭代求每个刚体间的相互作用力。正动力学分别可以通过惯量矩阵法和繁殖法来推导得出。另外，将动力学算法编辑为Matlab程序，使得计算更加的方便，高效。\n 最后，通过对机器人下蹲动作的正动力学和逆动力学计算，验证了Featherstone算法以及编程的正确性。

关键词： 工业机器人   冗余自由度   位姿分离法   运动控制   动力学优化  

摘要： 随着工业技术的快速发展，机器人的适用范围越来越大，对它的各种指标要求也越来越严格，对操作环境和任务要求更加复杂化，因此工业机器人越来越引起学者们的注意。随着工作任务复杂程度的提高，普通的非冗余自由度机器人已经无法满足工作空间的避障要求。\n 冗余度机器人，简单的说就是在实际使用过程中，机器人的关节自由度大于完成特定的任务所需要的自由度数。在三维欧式空间中，任意物体需要三个位置参数和三个姿态参数才能确定位姿，因此，非冗余情况下，最多只需要六个自由度就足够了。冗余的自由度可以改善机器人各方面的特征，使其具有更好的灵活性、更大的作业空间、更优的躲避障碍能力等。\n 首先，根据机器人实物参数建立数学模型。依据机器人运动学的理论，采用D-H法建立机器人的数学模型、连杆坐标系及相应的杆件参数表。\n 其次，以本实验中心自主研制的七自由度工业机器人作为研究对象，在建立的模型基础上对其运动学进行研究，基于梯度投影法求解冗余自由度运动学逆解，进一步研究七自由度机器人运动控制方法，以位姿分离法形成七自由度逆运动学求解的新方法，简化计算量，便于实时控制。并在动力学层面上对其进行优化。\n 最后，对前面进行的研究进行仿真，来验证算法的正确性，并利用C++语言设计出内部的算法。为使仿真结果更便于观察，利用QNX设计人机交互界面。进一步研究冗余自由度机器人运动学的研究。

关键词： 机器人竞赛   比赛活动   创新能力   创意   学生   培养   电子信息技术   综合设计  

摘要： 机器人创意比赛是每年一度的中国青少年机器人竞赛的重要项目。参赛学生要花费6个月左右的时间，在课题导师或教练员的指导下，在学校．家庭、校外机器人工作室或科技实验室，以个人或小组的方式，进行机器人的创意。设计、编程与制作，最后提交机器人实体作品参加比赛活动。机器人创意比赛对于培养学生学习与综合运用机器人技术、电子信息技术、工程技术，激发创新思维潜能，提高综合设计和制作的能力极为有益。本文撰写背景是基于2013年主题为“社区机器人”的创意比赛，我校学生根据主题选取的研究内容是浇花机器人的设计与实现。